凸轮机构的应用实例
凸轮机构
凹 槽 凸 轮
等 宽 凸 轮
W
等 径 凸 轮 r1+r2 =const
r1 r2
主 回 凸 轮
作者：潘存云教授
它的缺点是：凸轮轮廓与从动件的接触为点或者线的接触，易于磨损，所以通常用于 凸轮机构的特点是：只需恰当的设计出凸轮轮廓曲线，便可使从动件得到任意的预期 传递不大的控制机构中。 运动规律，而且结构简单、紧凑，设计方便。
§六、 凸轮机构的应用和类型
平面连杆机构是一种低副机构，一般只能近似地实现给定的运动规律， 而且其设计也较为复杂。当从动件的位移、速度和加速度必须严格的按照 结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。 预定规律变化时，尤其是当原动件作连续运动而从动件必须作周期性件间 歇运动时，则采用凸轮机构最为简便。
2)按推杆形状分(从动件类型）：尖顶、 滚子、 平底从动件。
特点： (1)尖顶从动件 尖顶能与复杂形状的凸轮轮廓保持接触，因而能实现任 尖顶－－构造简单、易磨损、用于仪表机构；
意预期的运动规律。但尖顶与凸轮是点接触，磨损快，所以只宜用于受力不大 的低速凸轮机构。 滚子――磨损小，应用广； (2)滚子从动件 如图3—3和图3—4所示，为了克服尖顶从动件的缺点， 在从动件的尖顶处安装一个滚子，即成为滚子从动件。滚子和凸轮轮廓之间为 平底――受力好、润滑好，用于高速传动。 滚动摩擦，耐磨损，可以承受较大载荷，所以是从动件中最常用的一种型式。 (1)盘形凸轮 盘形凸轮是一个绕固定轴转动并且轮廓向径变化的盘形零件，如 (3)平底从动件 如图3—1所示，这种从动件与凸轮轮廓表面接触的端面 (2)移动凸轮 当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作直线运动 为一平面。显然，平底不能与凹陷的凸轮轮廓相接触。这种从动件的优点是： (3)圆柱凸轮 将移动凸轮卷成圆柱体即成为圆柱凸轮，如图3—4所示。 当不考虑摩擦时，凸轮与从动件之间的作用力始终与从动件的平底相垂直。传 动效率较高，且接触面间易于形成油膜，利于润滑，故常用于高速凸轮机构。
凸轮机构的应用实例
工厂自动化设备中的凸轮机构应用
1
冲压机
通过凸轮机构精确控制冲头的起伏和下压，实现对金属板材的切割、成型等操作。
2
装配线
通过凸轮机构控制自动化装配线上各种器械、工具等的动作和运动，实现生产制 造的自动管控。
3
搬运系统
通过凸轮机构管理自动化搬运系统，控制机器人和输送带等设备的动作和运动， 加快生产效率。
3
案例3：工业机器人
在工业生产线上使用凸轮机构控制机器人的动作，提高生产效率和生产质量。
包装行业中的凸轮机构应用
瓶盖机
通过凸轮机构自动打开和关闭瓶盖，提高工作 效率和生产质量。
充填机
通过不同形状和大小的凸轮，调整不同的流量 和充填速度，提高生产效率。
打包机
利用凸轮机构控制设备自动完成打包、定位和 封口的复杂工序，加快生产速度。
钢轨切割机中的凸轮机构应用
作用
凸轮机构用来操纵钢轨机床上的 切割刀具，通过其形状和动作来 控制切割深度、速度等参数。
特点
由于钢轨体积巨大，重量很重， 凸轮机构必须具有高承载能力和 噪声小的特点。
应用
广泛使用于铁路建设、工矿企业 和岛屿工程等领域。
工厂生产线中的凸轮机构应用
封装机械
凸轮机构控制设备的运动和位 移，实现物流流程中的自动化 精度控制。
3 应用前景
新材料、机器人、人工智 能、自然语言识别、区块 链等技术和应用和智能化 的发展，为凸轮机构应用 和发展带来了新的机遇和 挑战。
裹料机
凸轮机构可以控制裹料北京体育彩票网到食品， 提高裹料的精确度和均匀度。
其他应用
凸轮机构还可以应用在巧克力机、挂面机、粉 丝机、水饺机等食品加工设备中。
木工机械中的凸轮机构应用
凸轮机构的应用实例及原理论文
凸轮机构的应用实例及原理一、引言凸轮机构是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各个行业中。
本文将介绍凸轮机构的应用实例以及其原理。
二、凸轮机构的应用实例以下是凸轮机构在各个领域中的实际应用实例：1.汽车发动机：凸轮机构在汽车发动机中扮演着关键的角色。
它通过控制气门的开关时机，调节进、排气量和提高发动机的效率。
凸轮机构可以用来控制汽缸的气门开闭时间和顺序，通过调整凸轮的形状和凸轮轴的位置，可以实现不同的气门开闭方式。
2.纺织机械：在纺织机械中，凸轮机构常用于控制织布机或织机的各种运动。
例如，凸轮机构可以用来控制织布机上的梭子的来回往复运动，实现织布机的正常工作。
3.包装机械：在包装机械中，凸轮机构用于控制每个包装步骤的运动顺序和节奏。
凸轮机构可以根据设计要求，通过调整凸轮的形状和凸轮轴的位置，实现不同包装步骤的精确控制。
4.机械手臂：在工业自动化领域中，凸轮机构常用于控制机械手臂的运动。
凸轮机构可以通过凸轮的形状和凸轮轴的位置来实现机械手臂的各种运动，如旋转、举升、摆动等。
凸轮机构的使用可以使机械手臂的运动更加稳定和精确。
5.医疗设备：在医疗设备中，凸轮机构常用于控制手术台、诊断设备等的运动。
凸轮机构可以用来实现设备的高度调节、角度调整等运动。
三、凸轮机构的原理凸轮机构的原理是基于凸轮的形状和凸轮轴的位置来实现运动控制的。
以下是凸轮机构的基本原理：•凸轮的形状：凸轮的形状是决定凸轮机构运动方式的关键因素之一。
凸轮的形状可以根据所需的运动方式进行设计，例如圆形凸轮常用于控制线性运动，心形凸轮常用于控制往复运动等。
•凸轮轴的位置：凸轮轴的位置也是影响凸轮机构运动方式的重要因素之一。
凸轮轴的位置可以决定凸轮与承载凸轮的部件之间的运动关系，从而实现所需的运动控制。
•凸轮与部件的运动关系：凸轮与承载凸轮的部件之间的运动关系是凸轮机构实现运动控制的核心。
凸轮可以通过与部件的接触或配合来实现运动控制，例如凸轮的高点与部件的接触可以使部件运动，凸轮的低点与部件的接触可以使部件停止运动。
凸轮设计
（2）凸轮基圆半径的确定
凸轮基圆半径的确定的原则是：应在满足αmax≤[α]的条件下， 合理地确定凸轮的基圆半径，使凸轮机构的尺寸不至过大。
先按满足推程压力角α≤[α]的条件来确定基圆半径r0， 即
（b）
（2）平底推杆凸轮机构的失真现象
当平底推杆凸轮机构出现失真现象时，可适当增大凸轮的基 圆半径r0来消除失真现象。
表 9-1
运动规律
等速运动 等加速运动 余弦加速度 正弦加速度
最大速度vmax 最大加速度amax 最大跃度jmax
(hω /δ0)×
(hω2/δ02)×
(hω2/δ02)×
适用场合
1．凸轮廓线设计的基本原理 无论是采用作图法还是解析法设计凸轮廓线，所依据的基本 原理都是反转法原理。 例9-2 偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构 （1）凸轮的轮廓曲线与推杆的相对运动关系 当给整个凸轮机构加一个公共角速度－ω，使其绕凸轮轴心 转动时，凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其导轨作反转运动， 另一方面又沿导轨作预期的往复运动。 推杆在这种复合运动中， 其尖顶的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线。
d0＝∠BOB＝∠AOB1
远休止角d01：从动件停留 在离回转中心最远位置所对 应的凸轮转角。
d01＝∠BOC＝∠B1OC1
e
B
d0
A
d0
r0 O
d0
B
d01 B1
C1
C
D
回程运动角d0：从动件从离回 转中心最远位置回到最近位置 所对应的凸轮转角。
d0 ＝∠COD
近休止角d01 行程h h ＝ AB'
机械基础凸轮机构教案
机械基础凸轮机构教案第一章：凸轮机构概述1.1 凸轮机构的定义凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的机械传动机构。
凸轮是具有曲线轮廓或凹槽的旋转构件，用于转换转动运动为线性或其他形式的运动。
1.2 凸轮的分类按形状分类：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮等。
按工作原理分类：正凸轮、逆凸轮、复合凸轮等。
1.3 凸轮机构的特点和应用特点：简单、紧凑、易于控制和调节。
应用：印刷机械、包装机械、机床、汽车等。
第二章：凸轮的轮廓设计2.1 凸轮轮廓的基本参数基圆半径：凸轮与从动件接触点的圆的半径。
顶圆半径：凸轮最高点或最低点的圆的半径。
工作圆半径：凸轮轮廓的最小圆的半径。
2.2 凸轮轮廓的计算按运动规律计算：正弦、余弦、直线等运动规律。
按压力角计算：凸轮轮廓的压力角与基圆压力角的关系。
2.3 凸轮轮廓的设计方法按运动要求设计：确定凸轮的升程、降程和回程。
按力学要求设计：计算凸轮的强度和刚度。
按加工要求设计：选择合适的加工方法和刀具。
第三章：凸轮机构的从动件设计3.1 从动件的分类和特点按形状分类：摆动从动件、直线从动件、滚子从动件等。
按驱动方式分类：曲柄摇杆机构、摆线机构、蜗轮蜗杆机构等。
3.2 从动件的设计要点确定从动件的运动规律和运动要求。
选择合适的从动件形状和尺寸，满足力学和运动要求。
考虑从动件与凸轮的接触条件和磨损情况。
3.3 从动件的设计实例以摆动从动件为例，介绍其设计步骤和注意事项。
分析不同形状和尺寸的从动件对凸轮机构性能的影响。
第四章：凸轮机构的动力特性4.1 凸轮机构的压力角和啮合角压力角：凸轮和从动件接触点处的压力角。
啮合角：凸轮和从动件啮合点处的啮合角。
4.2 凸轮机构的动态特性冲击和振动：凸轮和从动件的接触冲击和振动。
传动误差：凸轮和从动件的啮合误差。
4.3 凸轮机构的动力分析和优化分析凸轮机构的动力特性对整个机械系统的影响。
优化凸轮的形状和参数，减小冲击和振动，提高传动效率。
第五章：凸轮机构的应用实例5.1 印刷机械中的凸轮机构介绍印刷机械中凸轮机构的作用和应用。
机械原理 第3章 凸轮机构
2
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§3.3 凸轮轮廓曲线的设计 一、凸轮轮廓曲线设计是根据凸轮参数如 基圆半径、推程和推程运动角、回程及回程 运动角、远、近休止角、偏距等参数，用反 转法设计凸轮轮廓曲线。
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二、1-对心反转图解法设计凸轮廓线，见下图：
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2-偏心反转 图解法设计凸轮轮廓
主要介绍已知从动件运动规律线图设计凸轮轮廓。 一、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 分别介绍以下两种类型。 1、偏置尖顶直动从动件盘形凸轮 已知从动件位移线图如图3-8 (b)所示，基圆半径 r0，凸轮行程h，推程运动角Φ=1800，休止角 Φs=300，回程角Φ'=900，按图示画出凸轮轮廓线。 作图步骤按反转法如下： 1）将Φ、Φ'各平为4等份，如图(b)中1-1';...8-8'。 并以偏距e和r0画圆，如图（a）所示。基圆与导 路的交点B0（C0）即为从动件的起始点。 2）以OC0为起点，在基圆上平分Φ=180和Φ'=90 分别得C1、C2、C3、和C6、C7、C8各点，并过 C0、C1 . . . 各点向偏距圆作切线，这些切线就是 反转法导路在此点的位置。 3）在各对应的切线上，取C1B1=11' ；C2B2=22' ....得从动件尖顶位置B1、B2、B3... 4）将B0、B1、B2…连接成光滑的曲线就是凸轮 轮廓线（注意：B4、B5是圆弧，B9、B0之间是基 圆） 最后画出图纸进行加工。 30 当e=0时，各切线变成通过O点的射线。
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一、从动件的运动规律的描述与术语
从动杆位移线图的作图方法及基本名词术语
首先应确认，从动件的运 动规律是由主动件凸轮的轮 廓形状决定的。在图 3-5 中， 回转中心 O 到半径最小点 A 的 K' 圆叫基圆。图 3-5 中凸轮的轮 ϕk 廓规律是，弧 AB 间的半径逐 渐变大，对应的圆心角为 ϕ； 弧 BC 间半径保持不变，对应 K ϕk 的圆心角为 ϕ s ；弧 CD 间半径 逐步变小到基圆半径，对应 的圆心角为 ϕ ' ；弧 DA 间半径 保持基圆半径不变，对应的 圆心角为ϕs'。现凸轮以ω速度 顺时针转动，以 φ=ωt 为横坐 标，从动杆的移动 S为纵坐标， 则从动杆的移动曲线展开图 图3-12：凸轮轮廓与从动件位移线图 如（b）所示。其中： h--升程；ϕ--推程运动角；ϕs--远休止角； ϕ‘--回程运动角；ϕ's--近休止角。这 些角度总和为360˚。从图中可知，当凸轮从A点转过ϕk角到K点时，从动杆升高 到K’点；当凸轮从A点转过ϕ角度，从动杆升高了h到B点。其他各点作图方法 11 一样，然后将各点连成光滑的曲线，就是从杆的位移线图(b).
生活中运用凸轮机构的例子
生活中运用凸轮机构的例子凸轮机构是一种利用凸轮运动实现动力转换的装置，被广泛应用于生活中的各种场景。
以下是一些常见的生活中运用凸轮机构的例子：1.汽车发动机：汽车的发动机中使用了凸轮机构来控制汽缸的进气和排气过程。
凸轮通过凸轮轴驱动，控制气门的开闭，实现气缸中混合气的进出。
凸轮机构的运用使发动机能够高效地进行燃烧和动力输出。
2.洗衣机搅拌装置：在洗衣机中，搅拌装置通常通过凸轮机构来完成。
凸轮通过驱动电机的转动，使得洗衣桶内的衣物得到充分搅拌，提高洗涤效果。
3.手动缝纫机：手动缝纫机中也运用了凸轮机构。
缝纫机通过驱动轴上的凸轮，实现针杆的上下运动，从而使得针线逐针地贯穿织物，完成缝纫作业。
4.锁具：一些高级的锁具中也使用了凸轮机构。
凸轮的设计使得钥匙在正确插入后，凸轮与锁芯的齿轮形成匹配，进而可以顺利开启锁。
5.车钥匙：现代汽车的遥控钥匙中，通常有一个小型凸轮机构。
当按下按钮时，凸轮的运动会触发芯片，使其发送信号给车辆，实现远程开锁等功能。
6.矿山机械：在煤矿等地下工作场景中，常会使用凸轮机构来驱动提升机、输送机以及破碎机等设备的工作。
凸轮的旋转运动通过连杆来驱动相应机械部件，帮助完成矿山的开采和运输工作。
7.邮件分拣机：在邮件分拣中心，凸轮机构也广泛运用。
凸轮通过机械运动，将邮件按照不同的规则和范围进行分拣和归类，提高邮件处理效率。
8.噪音玩具：一些玩具中会使用凸轮机构来制造声音效果。
凸轮通过旋转时的布条和其他物体的摩擦，产生不同的声音，增加玩具的趣味性。
9.机器人手臂：机器人的手臂通常也运用了凸轮机构。
凸轮通过运动带动连杆的运动，从而使机器人手臂实现精确的抓取和定位功能。
10.雷达系统：在雷达系统中，凸轮机构能够实现收发天线的定位和转动。
凸轮机构可以控制天线的角度和方向，从而准确地接收和发送信号，帮助雷达系统实现目标探测和跟踪。
通过以上例子可以看出，凸轮机构在生活中被广泛运用。
它以其结构简单、运动灵活等特点，提高了各种装置的效率和功能，为我们的生活和工作提供了极大的便利。
生活中运用凸轮机构的例子
生活中运用凸轮机构的例子
凸轮机构是一种常见的机械传动装置，可以通过它将旋转运动转换成直线运动，应用广泛，下面介绍一些实际应用的例子：
1. 发动机中的凸轮机构：汽车发动机中的凸轮机构可以控制气门的开关和进气歧管的进气量，从而实现燃油在汽缸中的燃烧。
2. 纺织机械中的凸轮机构：纺织机械中常常使用凸轮机构来控制纱线的升降、牵伸以及缠绕等动作，有效提高了生产效率。
3. 医疗器械中的凸轮机构：人工心脏起搏器、呼吸机等医疗器械中都使用了凸轮机构，控制机器的工作状态和工作节奏，使其更加稳定可靠。
4. 游乐设施中的凸轮机构：部分游乐设施中，如云霄飞车、摩天轮等，通过凸轮机构控制保护装置和安全阀门，确保游客的安全。
这些例子仅仅是凸轮机构应用的冰山一角，它们在生活中的应用广泛，不管你意识到与不意识到，在你的日常生活中，凸轮机构的应用无处不在。
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根据运动形式的不同
• • • • 以上三种从动件还可分为： 直动从动件 摆动从动件 作平面复杂运动从动件
1)直动从动件
对心直动尖顶从动件凸轮机 构
ห้องสมุดไป่ตู้
偏直动尖顶从动件凸轮机 构
对心直动滚子从动件凸轮机构
对心直动平底从动件凸轮机构
2)摆动从动件
摆动平底从动件凸轮机构
摆动尖顶从动件凸轮机构
摆动滚子从动件凸轮机构
在右图所示的巧克 力输送凸轮机构中 （圆柱凸轮机构）， 当带有凹槽的圆柱 凸轮1连续等速转动 时，通过嵌于其槽 中的滚子驱动从动 件2往复移动，凸轮 1每转动一周，从动 件2即从喂料器中推 出一块巧克力并将 其送至待包装位置。
绕线机排线凸轮机构
冲床装卸料凸轮机构
• 可以看成是移动凸轮 机构，原动凸轮1固 定于冲头上，当其随 冲头往复上下运动时， 通过凸轮高副驱动从 动件2以一定规律往 复水平移动，从而使 机械手按预期的输出 特性装卸工件。
罐头盒封盖机构
右图所示的罐头盒封盖 机构，是一个圆柱凸轮 机构凸轮机构。 原动件1连续等速转动， 通过带有凹槽的固定凸 轮3的高副导引从动件 2上的端点C沿预期的 轨迹——接合缝S运动， 从而完成罐头盒的封 盖任务。
凸轮机构的应用
高鹏 讲
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一、凸轮机构的分类
1.按凸轮的形状分类 1）盘形凸轮 2）移动凸轮（盘形凸轮的回转中心趋于无穷 远演化来的） 3）圆柱凸轮
1)盘形凸轮：它是凸轮的基本型式。是一个 相对机架作定轴转动或为机架且具有变化向 径的盘形构件
2)移动凸轮：
它可视为盘形凸轮 的演化型式。 是一个相对机架作 直线移动或为机架 且具有变化轮廓的 构件，
二、凸轮机构的一些应用实例
如图所示的内燃机配 气凸轮机构，是一个 盘形凸轮机构，原动 凸轮1连续等速转动， 通过凸轮高副驱动从 动件2（阀杆）按预 期的输出特性启闭阀 门，使阀门既能充分 开启，又具有较小的 惯性力
• 绕线轴3连续快速转 动，经蜗杆传动带 动凸轮1缓慢转动， 通过凸轮高副驱动 从动件2往复摆动， 从而使线均匀地缠 绕在绕线轴上。
3）圆柱凸 轮
2、按从动件运动副元素形状分类
• (1)尖顶从动件：尖顶能与任意复杂凸轮轮廓保持接 触，因而能实现任意预期的运动规律。尖顶与凸轮 呈点接触，易磨损，故只宜用于受力不大的场合。 • (2)滚子从动件：为克服尖顶从动件的缺点，在尖顶 处安装一个滚子，即成为滚子从动件。它改善了从 动件与凸轮轮廓间的接触条件，耐磨损，可承受较 大载荷，故在工程实际中应用最为广泛。 • (3)平底从动件：平底从动件与凸轮轮廓接触为一平 面，显然它只能与全部外凸的凸轮轮廓作用。其优 点是：压力角小，效率高，润滑好，故常用于高速 运动场合。